Jakarta – Para ilmuwan baru-baru ini berhasil menciptakan mikroskop tercepat di dunia yang mampu menangkap gerak elektron. Perangkat inovatif ini, yang merupakan versi terbaru dari mikroskop elektron transmisi, dapat menangkap gambar elektron yang sedang terbang dengan cara menembaknya menggunakan gelombang elektron dalam waktu sepersejuta detik.
Pencapaian ini sangat luar biasa mengingat elektron bergerak dengan kecepatan sekitar 2.000 kilometer per detik, yang berarti mereka dapat mengelilingi Bumi hanya dalam waktu 18,4 detik. Dengan menggunakan mikroskop ini pada partikel-partikel kecil, para peneliti berharap dapat menemukan penemuan baru tentang bagaimana partikel-partikel tersebut bergerak. Temuan ini telah diterbitkan di jurnal Science Advances pada 21 Agustus.
Bagaimana elektron mengatur dan mengatur ulang diri mereka sendiri di dalam atom dan molekul merupakan pertanyaan penting dalam fisika dan kimia. Namun, sifat lincah dari partikel-partikel kecil ini membuatnya sangat sulit untuk dipelajari. Untuk menciptakan waktu eksposur yang mampu menangkap pergerakan elektron, para ilmuwan mengembangkan metode untuk menghasilkan gelombang kecil attosecond (atau 1X10^-18 detik) di awal tahun 2000-an.
Kemajuan ini telah membuat para ilmuwan berhasil mendapatkan Hadiah Nobel Fisika 2023. Dengan mengurangi waktu pemaparan mikroskop ke skala beberapa attoseconds (satu attosecond sama dengan satu detik untuk usia alam semesta), para fisikawan dapat mengurai bagaimana elektron membawa muatan, bagaimana mereka berperilaku di dalam semikonduktor dan air, serta bagaimana ikatan kimia antara atom-atom terkoyak.
Namun, skala beberapa attosecond pun terlalu besar untuk mendapat gerakan elektron secara individual. Untuk mencapai hal tersebut, para fisikawan di balik penelitian baru ini mengutak-atik pistol elektron sampai menghasilkan pulsa hanya satu attosecond. Gelombang ini mengenai “sampel” yang sedang dipelajari, dan ketika elektron melewatinya, mereka melambat dan mengubah bentuk gelombang berkas elektron.
Berkas sinar yang melambat kemudian diperbesar oleh lensa dan kemudian mengenai bahan berpendar yang bersinar ketika sinar mendarat di atasnya. Dengan memasangkan pulsa elektron dengan dua pulsa cahaya yang disinkronkan secara hati-hati (untuk merangsang elektron dalam material agar bergerak dan membantu dalam penciptaan pulsa elektron), para ilmuwan dapat menyelidiki pergerakan elektron yang sangat cepat di dalam atom.
Penemuan ini membuka jalan bagi penelitian lebih lanjut tentang dinamika elektron dan interaksi mereka dalam berbagai material. Dengan teknologi mikroskop yang semakin canggih, para ilmuwan dapat mengungkap lebih banyak rahasia tentang dunia subatomik dan memperluas pemahaman kita tentang fisika dan kimia pada tingkat fundamental.